Влияние дефектов и структуры стали на работоспособность нефтегазопроводов

• Автор: Шнайдер, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.01, 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 127 с.

ВВЕДЕНИЕ
1. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮII1ИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ МЕТАЛЛА ЕФТЕГАЗО1РОВОДОВ. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ

1.1. Факторы, определяющие охрупчивание сталей в процессе эксплуатации

1.2. Анализ условий эксплуатации нефтегазопроводов и факторов, контролирующих их работоспособность I

2. МЕТОДЫ 1РОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВА I ИЙ

2.1. Методика исследования структуры металла

2.2. Методика определения сульфидных включений

2.3. Методики проведения механических испытаний

2.4. Методика проведения электрохимических исследований

2.5. Методика проведения усталостных испытаний

2.6. Методика фрактографичсских исследований

3. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА НЕФТЕГАЗОВЫХ
ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1. Анализ дефектов металла труб нефтегазопроводов
3.2. Поведение низколегированных сталей в условиях отрицательных температур
4. ИССЛЕДОВАНИЕ IЮВЕДЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ КОРРОЗИОННОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ
4.1. Анализ характера усталостного разрушения стали в условиях моделирующих эксплуатационные
4.2. Расчет остаточного ресурса оболочковой конструкции эксплуатируемой в условиях воздействия циклических нагрузок
4.3. Изучение влияния микроструктуры стали на процесс коррозионного растрескивания иод напряжением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСЮЛЬЗОВАШЮЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Поэтому под хрупким разрушением понимают разрушение трубы с трещиной, когда пластическая деформация сосредоточена в узком приповерхностном слое трещины макрохрупкое разрушение, а под вязким такое разрушение трубы с трещиной, когда пластическая деформация протекает во всем рабочем сечении трубы . Процесс разрушения практически невозможен без начальной стадии пластической деформации даже у материалов, разрушающихся макрохрупко. Именно в этот начальный период следует ожидать таких процессов зарождения трещин, которые приведут к разрушению. Гак, но мере повышения напряжения в локальной области впереди вершины трещины начинает протекать пластическая деформация, которая с одной стороны, снижает концен
грацию напряжений, вызванную наличием трещины, а с другой приводит к образованию микроскопических трещин впереди магистральной трещины, облегчая е продвижение. К настоящему времени предложены различные механизмы зарождения трещин на основе дислокационной теории кристаллических твердых тел , . Некоторые их этих механизмов подтверждены экспериментально на ряде материалов, другие все еще остаются гипотетическими. Повидимому, механизм зарождения трещин зависит от природы предыстории материала и уеловий нагружегшя. Общим для многих предложенных моделей является то, что они связывают зарождение трещим с концентрацией упругой энергии при образовании скоплений и последующем сближении дислокаций Моменту образования трещины соответствует достижение максимальной плотности упругой энергии в локальном объеме металла достижение критической плотности дислокаций 1 М. Вследствие того, что большинство металлов неизбежно содержит либо внутренние, либо поверхностные дефекты, при возникновении напряжений любой из этих дефектов может развиваться вплоть до разрушения. В настоящее время для изучения роста трещины используется положение механики разрушения . Гриффитс предложил теорию хрупкого разрушения упругопластического состояния. Согласно ей, трещина будет развиваться, если уменьшение упругой энергии равно энергии, необходимей для образования новой поверхности трещины. Е модуль упругости, ЫПа с2 глубина трещины, лш
ста приложенное напряжение. МПа. В том случае, если радиус кривизны в вершине грешины меньше четырех атомных расстояний, концентрация напряжений в окрестности вершины превзойдет теоретическую прочность металла и тогда станет возможным развитие трещины. Таким образом, на любой стадии распространения трещины высвобождение запасенной в теле упругой энергии должно превышать работу, необходимую для приращения длины трещины. Металлоконструкции из малоуглеродистых и низколегированных сталей, в частности трубопроводы, в зависимости от конструктивных и эксплуатационных параметров температуры, наличия концентраторов напряжений и т. Однако проведенный анализ отказов показал, что для трубопроводов в основном характерно вязкое развитие магистральной трещины. Аппарат линейной и нелинейной механики разрушения для вязкого развития трещины в настоящее время разработан в недостаточно полной мере. Поэтому ряд фирм и научноисследовательских институтов в нашей стране и за рубежом Институт Баттеля и институт Черной металлургии США, Британский совет по газу, фирмы Италсидер Италия, Ниппон Япония, Маннесманн ФРГ и ВНИИСТ Россия на основании обработки жспсрименталышх данных предложили эмпирические соотношения для определения развития разрушения . Расчетные зависимости приведены в табл. В указанных зависимостях контролирующим параметром является значение ударной вязкости как функции диаметра трубопровода, толщины стенки трубы и напряженного состояния, а в ряде случаев глубины залегания трубопровода и скорости развития разрушения. Соотношения, приводимые иностранными фирмами нелинейны. Зависимость ВШИСТ линейна. Таблица 1. ВНИИСТ КСУ1. Институт Баттеля США КСУ1 ,с1м1Ьон,5хс1Ь2 1. Бр итаиски й совет по газу КСУ2,0. Ь2 1. Ниппон Стил Япония КСУ1,0,5с0,,,5сГ,3х х0,5хсэ 1. В настоящее время процесс зарождения трещин и е развития до критической величины применительно к 1русопроводим изучен еще недостаточно.